塑膠基礎(chǔ)理論知識(shí)培訓(xùn)教材

1、塑膠基礎(chǔ)理論知識(shí)培訓(xùn)教材　　　 －－－塑膠成型材料,2006年6月,第一章、塑膠成型材料,一、塑膠成型的進(jìn)展1、成型材料的可塑性是衡量塑料能否快速和容易成型。2、相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證明：⑴充模壓力實(shí)驗(yàn)：高聚物的非牛頓特性越強(qiáng)，充模壓越低。⑵取向分布實(shí)驗(yàn)：取向最大是發(fā)生在距離制件表面20%的厚度處 ，取向程度隨熔體溫度與模溫的減少而增加，隨射壓與時(shí)間的增加而增加。 ⑶應(yīng)力與應(yīng)變實(shí)驗(yàn)

2、：一般制件有三種殘余應(yīng)變形式。 ①伴隨熱應(yīng)力而產(chǎn)生的應(yīng)變；（溫差） ②與分子凍結(jié)取向相關(guān)的殘余應(yīng)變；（模溫、工藝參數(shù)等） ③形體應(yīng)變；（射壓的變化而影響殘余應(yīng)變）,第一章、塑膠成型材料,二、常用塑料1、簡(jiǎn)述⑴塑料的定義：可用來(lái)塑化成型的樹(shù)脂原料。⑵樹(shù)脂的分類：天然樹(shù)脂與人工樹(shù)脂（合成樹(shù)脂）。⑶樹(shù)脂屬于高聚物：高分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)與高分子外部結(jié)構(gòu)。 ①高分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定高聚物最基本的物理化學(xué)性質(zhì)。

3、②高分子外部結(jié)構(gòu)決定高聚物的加工性能和物理機(jī)械性能。⑷按分子鏈在凝固后的結(jié)構(gòu)形態(tài)分類：結(jié)晶型、半結(jié)晶型、非結(jié)晶型。 ①結(jié)晶型塑料凝固時(shí)，有晶粒到晶核的生長(zhǎng)過(guò)程，形成一 定的體態(tài)。（例PE、PP、PA、POM等） ②非結(jié)晶型塑料凝固時(shí)，沒(méi)有晶粒到晶核的生長(zhǎng)過(guò)程，只是自由的大分子鏈的凍結(jié)。（例PS、PVC、PMMA、PC等）⑸按塑料對(duì)熱作用的反映來(lái)分類：熱塑性、熱固性。,第一章、塑膠成型材料,2、常用塑料（九大類

4、）⑴聚烯烴：是烯烴高聚物的總稱。?、僖话闶侵敢蚁⒈?、丁烯的均聚物與共聚物?！、谄贩N有：LDPE、MDPE、HDPE、LLDPE（線型聚乙烯）、 CPE（氯化聚乙烯）、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）、PP、PPC（氯化聚丙烯）、RPP（增強(qiáng)聚丙烯）、PB（聚丁烯）⑵氯乙烯（PVC）：注塑用的聚氯乙烯是懸浮聚合產(chǎn)品。 ①按其顆粒形態(tài)有緊密型和疏松型。 ②常用的改性品種有：CPVC（氯化聚氯乙烯）、PVDC（氯乙烯

5、-偏氯乙烯共聚物）、氯乙烯-乙丙橡膠接枝共聚物、耐寒PVC（氯乙烯與馬來(lái)酸酐的共聚物） ③注塑用的PVC有兩大類： 一種是濕混造粒（即把各種添加劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、沖擊改性劑、加工助劑等混合后擠出造粒） 一種是干混料不造粒的粉狀聚氯乙烯,第一章、塑膠成型材料,2、常用塑料（九大類）⑶苯乙烯樹(shù)脂：是指苯乙烯的均聚物與共聚物樹(shù)脂的總稱。 ①常用的改性品種是：ABS（苯乙烯、丙烯腈、丁二烯）

6、②另外與橡膠等共混和接枝的方法可以改善脆性和耐溫低。 ③目前苯乙烯塑料級(jí)別有：通用級(jí)、發(fā)泡級(jí)、沖擊級(jí)、 ABS、AS（通用級(jí)Ⅰ、耐溫級(jí)Ⅱ）。⑷丙烯酸脂類：是指從丙烯酸衍生的高聚物，通常包括PMMA（聚甲基丙烯酸甲脂）、 纖維聚合物丙烯腈。 ①供注塑級(jí)的PMMA（有機(jī)玻璃）品種是用懸浮聚合制成。 ②目前PMMA塑料級(jí)別有：通用級(jí)、耐溫級(jí)、高流動(dòng)級(jí)。⑸酰胺樹(shù)脂聚：是最早的工程塑料品種之一。 ①名稱是尼龍（

7、PA），用作纖維時(shí)又稱綿綸。 ②目前PA塑料品種有： PA6、 PA66、 PA610、 PA612、 PA1010、高炭尼龍、 PA66與彈性接枝共混的超韌性PA、 芳香聚酰胺等。,第一章、塑膠成型材料,2、常用塑料（九大類）⑹ 線性聚脂類：是指在聚合物鏈節(jié)中含有脂鏈或醚鏈，而無(wú)支鏈和交鏈結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂統(tǒng)稱為線性聚脂或線性聚醚。 ①常用的品種有：PC（聚碳酸脂雙酚A型）、改性PC、滌綸/PET（聚對(duì)苯二甲酸

8、乙二脂）、PBT（聚對(duì)苯二甲酸丁二脂）、POM（聚甲醛 ）等。 ② PC是一種無(wú)定型的熱塑性聚合物，有良好的性能，容易應(yīng)力開(kāi)裂，耐磨性及流動(dòng)性差，目前用于成型生產(chǎn)的是改性PC。 ③ PET的大部分用于纖維，少部分用于薄膜，目前用于成型生產(chǎn)的多是玻璃纖維增強(qiáng)（FRPET），與PBT一樣是結(jié)晶型的熱塑性線性聚脂。 ④ POM是結(jié)晶型聚合物，有均聚和共聚兩種，均聚POM比共聚POM的熱穩(wěn)定性差，以及加工溫度范圍窄，還

9、有含油POM（是在POM內(nèi)加液體潤(rùn)滑油和脂酸鹽類的表面活性劑的共聚物） ，含油POM摩擦系數(shù)小，物料易打滑，選用相關(guān)的專用設(shè)備來(lái)生產(chǎn)（開(kāi)槽料筒注塑機(jī)） 。,第一章、塑膠成型材料,2、常用塑料（九大類）⑺氟塑料：又稱為王牌塑料。 ①常用的品種有：PTFE（聚四乙烯）、PCTFE（三氟乙烯） 、FEP（聚四乙烯與六氟丙烯酸共聚物）、PVF（聚氟乙烯） 、PVDF（聚偏氟乙烯）等。 ② PCTFE（三氟乙烯）與PT

10、FE（聚四乙烯）的主要差別在 于有氯原子存在，破壞PTFE對(duì)稱性，降低大分子鏈的穩(wěn)定性， 造成PCTFE對(duì)溫度較敏感，易在高溫下分解。 ③ PVDF（聚偏氟乙烯）是結(jié)晶型樹(shù)脂，外觀是白色粉末狀。⑻纖維素塑料：是指由天然纖維素與無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸作用產(chǎn)生的纖維素樹(shù)脂，再加上增塑劑而制成。它是最古老的半合成型的熱塑型塑料。 ①常用的品種有：硝酸纖維素、醋酸纖維素、醋酸丁酸纖維素。用于注塑的以硝酸纖維素為主。,第一章、塑膠成型

11、材料,2、常用塑料（九大類） ⑼耐高溫型樹(shù)脂：是指該類聚合物的分子主鏈上含有亞芳基或雜環(huán)結(jié)構(gòu)，因此具有耐高溫、耐輻射的能力，并兼有高強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。 ①常用的品種有：PSF（聚砜）、PES（聚苯醚砜）、PPO（聚苯醚）、PPS （聚苯硫醚）等。 ② PSF（聚砜）：雙酚A聚砜屬于線性熱塑型聚合物，有正規(guī)結(jié)構(gòu)，但屬于無(wú)定型結(jié)構(gòu)形態(tài)，粘度較大，對(duì)溫度的依賴性要比剪切速率大（此點(diǎn)與PC相似，與PE相反）。 ③ P

12、ES（聚苯醚砜）：耐高溫和抗氧性較好（分子結(jié)構(gòu)中不含脂肪族基團(tuán)），制件可在180~200度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。 ④ PPO （聚苯醚）： PPO的熔體的流變性能接近牛頓型流體，粘度對(duì)剪切速率并沒(méi)有明顯的依賴性。目前常用還有改性聚苯醚、氯化聚醚。 ⑤ PPS /雷騰（聚苯硫醚）：是一種新型工程塑料，有粉料和顆粒兩種，是目前作軸頸和軸承的最好材料。在溫度達(dá)到343時(shí)，流動(dòng)性與HDPE相似。,第一章、塑膠成型材料,3、常用填料：是

13、指加入填料可以降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，改善物理機(jī)械性能，化學(xué)性能，光電性能，成型加工性能等。 ⑴常用填料的分為：一般填料、金屬填料、有機(jī)填料、纖維填料（短、長(zhǎng)）。 ⑵一般填料的品種有：石灰石、碳酸鈣、滑石粉、硅酸鈣、云母、氫氧化鋁、硫酸鈣等。 ⑶有機(jī)填料是目前塑料制品中的主要填料，有天然材料、合成材料。 天然材料含有棉質(zhì)纖維素：木材、木粉、胡核的殼皮等。 合成材料含有再生纖維素：人造織物、聚并烯腈纖維、

14、尼龍纖維、聚脂纖維等。 ⑷提高填料的各種性能，還需用表面改性劑來(lái)進(jìn)行處理。目前的表面改性劑有：硅烷偶聯(lián)劑、酞酸脂偶聯(lián)劑、有機(jī)硅偶聯(lián)劑等。,第二章、塑料的物理性能,一、塑料的物理性能1、一般物理性能⑴總熱容量：是指注塑物料在注塑工藝溫度下的總熱容量。⑵熔化熱：又叫熔化淺熱，是結(jié)晶型聚合物在形成或熔化晶體 時(shí)所需要的能量。這部分能量是用來(lái)熔化高分子結(jié)晶結(jié)構(gòu)的，所以結(jié)晶型聚合物有明顯的熔點(diǎn)。⑶比熱容：是指單位重量的物體溫度上升1

15、度時(shí)所需的熱量。 ①結(jié)晶型聚合物比非結(jié)晶型聚合物比熱容要高。 ②注塑過(guò)程中，塑料加熱或冷卻特性是由聚合物的熱含量與溫差來(lái)決定的，而熱傳遞速率正比于材料與熱源之間的溫差。 ③一般冷卻比熔化快，炮筒的溫度與材料溫度接近，而模具的溫度與材料溫度差距很大，加熱時(shí)間取決于炮筒內(nèi)壁與料層之間的溫差和料層厚度。⑷熱擴(kuò)散系數(shù)：又叫導(dǎo)熱系數(shù)其值，是指溫度在加熱物料中傳遞的速度。是由單位質(zhì)量的物料溫度升高1度時(shí)所需的熱量（比熱容）和材料

16、吸收熱量的速度（導(dǎo)熱系數(shù)）來(lái)決定的。 壓力對(duì)熱擴(kuò)散系數(shù)影響小，而溫度對(duì)熱擴(kuò)散系數(shù)影響大。,第二章、塑料的物理性能,1、一般物理性能⑸導(dǎo)熱系數(shù)：是指材料傳播熱量的速度。導(dǎo)熱系數(shù)越高，材料內(nèi)熱傳遞越快。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的增加而增加，由于聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)很低，所以不管在炮筒中加熱還是在模具中冷卻，都需要一定的時(shí)間。有時(shí)為了提高加熱和冷卻效率，還采取一些技術(shù)措施。（炮筒內(nèi)壁加厚是為了增加熱慣性、熱流道結(jié)構(gòu)等）⑹密度與比容：密度是指聚合物單位

17、體積內(nèi)分子的數(shù)量，比容是指聚合物單位體積的大小。 ①密度增加會(huì)使制件中的氣體和溶劑滲透率減少，制件的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)、剛性、硬度、軟化溫度提高；也會(huì)使壓縮性、沖擊強(qiáng)度、流動(dòng)性、耐蠕變性能降低。 ②比容是衡量不同工藝條件下高分子結(jié)構(gòu)所占有的空間，各種狀態(tài)下的膨脹與壓縮，是制件的尺寸反面的重要參數(shù)。⑺膨脹系數(shù)與壓縮系數(shù)： ①膨脹系數(shù)與壓縮系數(shù)是指比容在恒壓下由溫度變化而引起變化的特性。 ②聚合物比容不僅取決于溫度

18、而且取決壓力。 ③聚合物比容在不同的溫度下隨壓力的變化而變化，壓力增高，密度加大，比容減小，這點(diǎn)在成型中用壓力來(lái)控制產(chǎn)品的質(zhì)量和尺寸精度很重要。,第二章、塑料的物理性能,2 、聚合物的熱物理性能 ⑴、玻璃化溫度：是指線性非結(jié)晶型聚合物由玻璃態(tài)向高彈態(tài)或者由高彈態(tài)向玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度。 ①大分子鏈段本身開(kāi)始變形的溫度當(dāng)溫度高于玻璃化溫度時(shí)，大分子鏈開(kāi)始自由活動(dòng)，但還不是整個(gè)分子鏈段的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)表現(xiàn)出高彈性的橡膠性能；

19、②當(dāng)?shù)陀诓ＡЩ瘻囟葧r(shí)，鏈段被凍結(jié)變成堅(jiān)硬的固態(tài)或玻璃態(tài) ； ③橡膠的玻璃化溫度低于室溫。所以橡膠在常溫下處于高彈態(tài)；而其它塑料在常溫下是處于脆韌性的玻璃態(tài)。 ④高聚物的自由體積理論 ：高聚物分子結(jié)構(gòu)所占有的整個(gè)體積分成兩部分 ；一部分是分子鏈所占有的空間，而另一部分是分子鏈之間的自由空間?！、莞呔畚镌诓ＡЩ瘻囟纫陨系目傋杂审w積等于玻璃化溫度下的自由體積與熱膨脹系數(shù)乗以溫升之和。在預(yù)塑化時(shí)，位于螺槽中的高分子固態(tài)物料，在升至

20、玻璃化溫度以后，隨著溫度的升高物料自由體積會(huì)增加，其比容也會(huì)加大。,第二章、塑料的物理性能,2 、聚合物的熱物理性能⑵、熔化溫度（熔點(diǎn)）：熔化溫度是指結(jié)晶型聚合物從高分子鏈結(jié)構(gòu)的三維有序態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的粘流態(tài)時(shí)的溫度?！、賹?duì)高聚物來(lái)說(shuō)，玻璃化溫度，熔化溫度或溫度范圍都是變相點(diǎn)。有較明顯的變化范圍，從分子結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)看，都是大鏈段運(yùn)動(dòng)的結(jié)果?！、谝话阌性鏊軇┑木酆衔锶埸c(diǎn)要比無(wú)增塑劑的要低，共聚物的熔點(diǎn)要比組成共聚物中較高均聚物的熔點(diǎn)要低些

21、?！、坜D(zhuǎn)變點(diǎn)（熔點(diǎn)）對(duì)于低分子材料來(lái)說(shuō)，熔化過(guò)程是非常窄的，有較明顯的熔點(diǎn)；而對(duì)于結(jié)晶型高聚物來(lái)說(shuō)，從達(dá)到玻璃化溫度就開(kāi)始軟化，但從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的液相時(shí)卻沒(méi)有明顯的熔點(diǎn)，而是有一個(gè)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度范圍 　④注塑成型時(shí)，料筒的第三段溫度（靠近嘴溫的溫度）都要設(shè)定在熔點(diǎn)以上，然后以降低15~20度的溫度梯度依次設(shè)定第二段和第一段的料筒溫度為宜。,第二章、塑料的物理性能,2 、聚合物的熱物理性能⑶、分解溫度及燃燒特性：熱分解溫度

22、是指在氧氣存在條件下，高聚物受熱后開(kāi)始分解的溫度范圍。　①依聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)式不同而有顯著的差異，此外還與物料的形態(tài)有關(guān)?！、谠谧⑺苓^(guò)程中，無(wú)論是在預(yù)塑階段還是在注射階段，只要聚合物局部溫度達(dá)到分解溫度，高分子物料就會(huì)訊速生成低分子量的可燃性物質(zhì)。聚合物的熱分解在氧氣充足條件下是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱會(huì)繼續(xù)加熱聚合物。當(dāng)聚合物達(dá)到燃點(diǎn)時(shí)就會(huì)燃燒，燃燒體系的溫度是否會(huì)上升，產(chǎn)生的燃燒熱是否和體系進(jìn)行對(duì)流，都與熱分解溫度，比熱容以及導(dǎo)熱系數(shù)等

23、物理性能有密切關(guān)系?！?③注塑時(shí)，對(duì)聚合物分解溫度的控制是十分重要的，否則分解出燃燒物質(zhì)不僅會(huì)影響制品質(zhì)量，還會(huì)腐蝕設(shè)備，危害人體。,第二章、塑料的物理性能,3、聚合物降解及熱穩(wěn)定性 ?、沤到猓侵高f解分解作用，在高分子化學(xué)中，通常是指在化學(xué)或物理作用下，聚合物分子的聚合度降低過(guò)程，聚合物在熱，力，氧氣，水及光輻射等作用下往往發(fā)生降解。降解過(guò)程實(shí)質(zhì)是大分子鏈發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。?、?聚合物是否容易發(fā)生降解，依其分子內(nèi)部和分子外部結(jié)構(gòu)有關(guān)

24、；是否有分解的雜質(zhì)有關(guān)；能引起高聚物降解的雜質(zhì)，一般都是熱降解的崔化劑，如：PVC 分解的產(chǎn)物是氯化氫，POM分解產(chǎn)物是甲醛，它們有著加劇高聚物降解的作用。 ?、窃谧⑺苤校?、水、氧通過(guò)溫度對(duì)聚降解起重要影響，在高溫時(shí)氧和水更能使聚合物分解。剪切力的作用會(huì)因高溫時(shí)聚合物粘度的降低而減小。熱降解是指某些聚合物在高溫下時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，發(fā)黃變色，降解，分解等現(xiàn)象?！、葻岱€(wěn)定性是指聚合物在高溫下，分子鏈抗化學(xué)分解能力及耐化學(xué)變化的溫度。熱降解溫度

25、又稱為穩(wěn)定性溫度，略高于分解溫度 。?、蓽囟鹊母叩秃妥兓秶鷮?duì)聚合物的降解有影響外，還有在溫度場(chǎng)中所經(jīng)歷的反復(fù)加工次數(shù)有關(guān)。不同的聚合物在反復(fù)加工后熱降解和融熔指數(shù)有著較大的差異。在正常溫度下PS, PC, PP,經(jīng)數(shù)次加工后融熔指數(shù)升高的傾向。而PE，抗沖擊PS醋酸纖維素等有下降的現(xiàn)象。 ?、蕦?shí)驗(yàn)證明：剪切應(yīng)力.剪切速率越高，分子量降解速度越快，斷裂的鏈越短；當(dāng)提高加熱溫度或增塑劑含量時(shí)，力的降解作用會(huì)減小 。 ?、怂庾饔檬怯?/p>

26、于在聚合物中存在有可以水解的化學(xué)基團(tuán)。如：酰胺，酯，腈等，或在氧化作用下形成可被水解的基團(tuán)。如果這些基團(tuán)在分子的主鏈上，水解作用會(huì)使主鏈斷鏈而降解。由于某些聚合物有水解作用，因此對(duì)這些塑料的吸濕性應(yīng)加以注意。有的塑料具有吸濕或凝集水分傾向，因?yàn)樗鼈兒袠O性親水基團(tuán)，如ABS, PMMA, PA, PC, PPO等，在注塑中都需要干燥處理，防此水解。,第二章、塑料的物理性能,二、聚合物表面性能與相容性 1、磨擦性能 :在注塑中物料在螺桿

27、加料段的磨擦機(jī)理，磨擦系數(shù)對(duì)其螺桿的輸送效率有重要影響。物料從料斗進(jìn)入螺桿之后在螺桿旋轉(zhuǎn)下，使物料沿螺槽向前輸送顆粒料首先被壓成固體塞，在輸送過(guò)程中塑料固體塞和料筒及螺桿　產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，各面承受著磨擦力的作用 . ⑴、不同的聚合物其磨擦系數(shù)是不同的 .磨擦系數(shù)不僅與高聚物的物理性質(zhì)有關(guān)，而且與影響物理—機(jī)械性質(zhì)的外界壓力，速度和溫度有關(guān) . ⑵、 一般情況下，塑料的磨擦系數(shù)隨負(fù)載的加大而稍許降低。聚合物材料的干磨擦系數(shù)，隨

28、著相對(duì)速度的提高有增加的趨勢(shì) ⑶、在高壓高速下塑料的熱傳導(dǎo)性能很差產(chǎn)生的熱量不易散出，使塑料發(fā)生大的變形表面破壞，因此壓力和速度對(duì)磨擦系數(shù)均有影響 .,第二章、塑料的物理性能,二、聚合物表面性能與相容性２、相容性：是指兩種不同品級(jí)的聚合物在熔融狀態(tài)下能否相互混溶的一種性質(zhì) ． ⑴、相容性不好的聚合物混熔在一起，制品會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象 ．（這與分子結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系 ）；　⑵、分子結(jié)構(gòu)相近者易相容；反之難容 ．?、?、利用聚合物

29、之間的相容特性，使共混料品級(jí)日益增多，例如：借助于聚碳酸酯和聚乙烯之間的互容性，在聚碳酸酯中加入30~50%聚乙烯可使伸長(zhǎng)率提高30%，沖擊強(qiáng)度提高４倍，并使熔體的粘度降低 ，便于成型． ３ 、表觀密度 ：大多數(shù)熱塑性塑料致密狀的相對(duì)密度為　　　0.9~1.2g/cm3而粉料或顆粒料的表觀密度是0.3~0.6g/cm3 ．物料的表觀密度低，使均勻加料發(fā)生困難，就易出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象。這樣會(huì)影響輸送效率和塑化質(zhì)量的穩(wěn)定性．,第二章、塑料

30、的物理性能,三、聚合物的力學(xué)特性?。?、形變與應(yīng)力關(guān)系 ：材料的力學(xué)特性是指材料在外力的作用下，產(chǎn)生變形，流動(dòng)與破壞的性質(zhì) ．　?、?、反應(yīng)材料基本力學(xué)性質(zhì)的量主要有兩類；一類是反應(yīng)材料變形情況的量如模量或柔度，泊桑比；另一類是反應(yīng)材料破壞過(guò)程的量，如比例極限，拉伸強(qiáng)度，屈服應(yīng)力，拉伸斷裂等作用．　　 ⑵、從力學(xué)觀點(diǎn)看，材料破壞是一個(gè)過(guò)程而不是一個(gè)點(diǎn)．?。?、應(yīng)力與時(shí)間的關(guān)系 ：聚合物材料主要特征之一是應(yīng)力對(duì)其作用時(shí)間的依賴性 ．　

31、　 ⑴、聚合物在較高溫度下力作用時(shí)間較短的應(yīng)力松馳行為和在溫度較低力作用時(shí)間較長(zhǎng)的應(yīng)力松馳行為是一致的 ．,第二章、塑料的物理性能,三、聚合物的力學(xué)特性３、形變與時(shí)間關(guān)系：?、?、聚合物材料在一定溫度下承受恒定載荷時(shí)，將訊速地發(fā)生變形，然后在緩慢的速率下無(wú)限期地變形下去 ．?、啤⑷糨d荷足夠高時(shí)變形會(huì)繼續(xù)到斷裂為此 ．?、?、聚合物的蠕變性質(zhì) ：是指在溫度和載荷都是恒定的條件下，變形對(duì)時(shí)間依賴的性質(zhì) ．,第二章、塑料的物理性能,四 、

32、聚合物的流變性能 １、聚合物的流變性能：是指聚合物材料加熱到熔融狀態(tài)下 ,在機(jī)器某些部位上（如螺桿、料筒、噴嘴及模腔流道中）形成流場(chǎng)。在流場(chǎng)中熔體受到應(yīng)力、時(shí)間、溫度的聯(lián)合作用發(fā)生形變或流動(dòng)性能．　 ２、關(guān)于流變性能 ⑴ 、剪切速率，剪切應(yīng)力對(duì)粘度的影響 （即切力變稀 ）．　?、?、剪性聚合物：是指聚合物的剪切粘度對(duì)剪切速率的依賴性越強(qiáng)，粘度隨剪切速率的提高而訊速降低的聚合物 ．　　⑶、這種剪切變稀的現(xiàn)

33、象是聚合物固有的特征，但不同聚合物剪切變稀程度是不同的，這一點(diǎn)對(duì)注塑有重要意義 ．,第二章、塑料的物理性能,四 、聚合物的流變性能?。?、離模膨脹效應(yīng) ：是指當(dāng)聚合物熔體離開(kāi)流道口時(shí)，熔體流的直徑，大于流道出口的直徑 ．　　⑴ 、普遍認(rèn)為這是由聚合物的粘彈效應(yīng)所引起的膨脹效應(yīng)，粘彈效應(yīng)要影響膨脹比的大小，溫度，剪切速率和流道幾何形狀等都能影響熔體的膨脹效應(yīng)．所以膨脹效應(yīng)是熔體流動(dòng)過(guò)程中的彈性反映，這種行為與大分子沿流動(dòng)方向的剪切應(yīng)

34、力作用和垂直于流動(dòng)方向的法向應(yīng)力作用有關(guān)． 　　⑵、在純剪切流動(dòng)中法向效應(yīng)是較小的．粘彈性熔體的法向效應(yīng)越大則離模膨脹效應(yīng)越明顯 ．　?、?、流道的影響；流道長(zhǎng)度很短，離模效應(yīng)將受到入口效應(yīng)的影響．這是因?yàn)檫M(jìn)入澆口段的熔體要收劍流動(dòng)，流動(dòng)正處在速度重新分布的不穩(wěn)定時(shí)期，如果澆口段很短，熔體料流會(huì)很快地出口，剪切應(yīng)力的作用會(huì)突然消失，速度梯度也要消除，大分子發(fā)生蜷曲，產(chǎn)生彈性恢復(fù)，這會(huì)使離模膨脹效應(yīng)加??；如果流道足夠長(zhǎng)，則彈性應(yīng)變能有

35、足夠的時(shí)間進(jìn)行彈性松馳．這時(shí)影響離模膨脹效應(yīng)的主要原因是穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的剪切彈性和法向效應(yīng)的作用。,第二章、塑料的物理性能,四、聚合物的流變性能４、剪切速率對(duì)不穩(wěn)定流動(dòng)的影響?、?、有三個(gè)流變區(qū)：低剪切速率區(qū)、中剪切區(qū)、高剪切區(qū) ?！、?、低剪切速率區(qū)：在低剪切速率下被破壞的高分子鏈纏結(jié)能來(lái)得及恢復(fù)，所以表現(xiàn)出粘度不變的牛頓特性 ．　⑶ 、中剪切區(qū)隨著剪切速率的提高，高分子鏈段纏結(jié)被順開(kāi)且來(lái)不及重新恢復(fù)．這樣就阻止了鏈段之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)和

36、內(nèi)磨擦的減小。可使熔體粘度降低二至三個(gè)數(shù)量級(jí)，產(chǎn)生了剪切稀化作用 ．　⑷ 、高剪切區(qū)：當(dāng)剪切速率很高粘度可降至最小，并且難以維持恒定，大分子鏈段纏結(jié)在高剪切下已全部被拉直，表現(xiàn)出牛頓流體的性質(zhì)。如果剪切速率再提高，出現(xiàn)不穩(wěn)定流動(dòng)，這種不穩(wěn)定流動(dòng)形成彈性湍流熔體出現(xiàn)波紋，破裂現(xiàn)象是熔體不穩(wěn)定 的重要標(biāo)志。?、?、熔體發(fā)生破裂：當(dāng)剪切速率達(dá)到彈性湍流時(shí)，熔體不僅不會(huì)繼續(xù)變稀，反而會(huì)變稠．,第二章、塑料的物理性能,四、聚合物的流變性能５

37、、溫度對(duì)粘度的影響?、?、粘度依賴于溫度的機(jī)理：是分子鏈和“自由體積”與溫度之間存在著關(guān)聯(lián)．　 ⑵ 、當(dāng)在玻璃化溫度以下時(shí)，自由體積保持恒定，體積隨溫度增長(zhǎng)而大分子鏈開(kāi)始振動(dòng)．　 ⑶ 、當(dāng)溫度超過(guò)玻璃化溫度時(shí)，大鏈段開(kāi)始移動(dòng)，鏈段之間的自由體積增加，鏈段與鏈段之間作用力減小，粘度下降． ?、?、不同的聚合物粘度對(duì)溫度的敏感性有所不同．６、壓力對(duì)粘度的影響?、拧⒕酆衔锶垠w在注塑時(shí)，無(wú)論是預(yù)塑階段，還是注射階段，熔體都要經(jīng)受內(nèi)部

38、靜壓力和外部動(dòng)壓力的聯(lián)合作用 ．　⑵ 、保壓補(bǔ)料階段聚合物一般要經(jīng)受1500~2000kgf/cm2壓力作用，精密成型可高達(dá)4000kgf/cm2,在如此高的壓力下，分子鏈段間的自由體積要受到壓縮。由于分子鏈間自由體積減小，大分子鏈段的靠近使分子間作用力加強(qiáng)即表現(xiàn)粘度提高。,第二章、塑料的物理性能,四、聚合物的流變性能６ 、壓力對(duì)粘度的影響?、?、在加工溫度一定時(shí)，聚合物熔體的壓縮性比一般液體的壓縮性要大，對(duì)粘度影響也較大?！、?/p>

39、、由于聚合物的壓縮率不同，所以粘度對(duì)壓力的敏感性也不同；壓縮率大的敏感性大。 ?、?、聚合物也由于壓力提高會(huì)使粘度增加，能起到和降低熔體溫度一樣的等效作用。 ７、分子量對(duì)粘度的影響?、?、一般情況下粘度隨分子量增加而增加，由于分子量增加使分子鏈段加度，分子鏈重心移動(dòng)越慢，鏈段間的相對(duì)們移抵消機(jī)會(huì)越多，分子鏈的柔性加大纏結(jié)點(diǎn)增多，鏈的解脫和滑移困難。使流動(dòng)過(guò)程助力增大，需要的時(shí)間和能量也增加 。?、啤⒂捎诜肿恿吭黾右鹁酆衔锪鲃?dòng)降

40、低，使注塑困難，因此常在高分子量的聚合物中加入一些低分子物質(zhì)，如增塑劑等，來(lái)降低聚合物的分子量，以達(dá)到減小粘度，改善加工性能。,第三章 制品成型機(jī)理,一、結(jié)晶效應(yīng) 1、結(jié)晶概念 ：評(píng)定聚合物結(jié)晶形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)是晶體形狀、大小及結(jié)晶度。 ⑴ 、聚合物的超分子結(jié)構(gòu)對(duì)注塑條件及制品性能的影響非常明顯，聚合物按其超分子結(jié)構(gòu)可分為結(jié)晶型和非結(jié)晶型 。 ⑵ 、結(jié)晶型聚合物的分子鏈呈有規(guī)則的排列,具有耐熱性和較高的機(jī)械強(qiáng)度

41、。 ⑶ 、非結(jié)晶態(tài)聚合物的分子鏈呈不規(guī)則的無(wú)定型的排列，不具有耐熱性和較高的機(jī)械強(qiáng)度 。?、?、分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱性高的聚合物都能生成結(jié)晶，如PE等， 分子鏈節(jié)雖然大，但分子間的作用力很強(qiáng)也能生成結(jié)晶，如 POM、PA等。 分子鏈剛性大的聚合物不易生成結(jié)晶，如PC、PSU、PPO等。,第三章 制品成型機(jī)理,2、聚合物結(jié)晶度對(duì)制品性能的影響⑴ 、密度：結(jié)晶度高說(shuō)明多數(shù)分子鏈已排列

42、成有序而緊密的結(jié)構(gòu)， 分子間作用力強(qiáng)，所以密度隨結(jié)晶 度提高而加大，如70%結(jié)晶度的PP，其密度為0.896,當(dāng)結(jié)晶度增至95%時(shí)則密度增至o.903。⑵ 、拉伸強(qiáng)度 ：結(jié)晶度高，拉伸強(qiáng)度高。如結(jié)晶度70%的聚丙烯其 拉伸強(qiáng)度為27.5mpa，當(dāng)結(jié)晶度增至95%時(shí)，則拉伸強(qiáng)度可提高到 42mpa。⑶ 、沖擊強(qiáng)度： 沖擊強(qiáng)度隨結(jié)晶度提高而減小，如70%結(jié)晶度的聚丙烯，其缺口沖擊強(qiáng)度15.2kgf-cm/cm2,當(dāng)結(jié)晶度95%時(shí)，

43、沖擊強(qiáng)度減小到4.86kgf-cm/cm2。 ⑷ 、熱性能 ：結(jié)晶度增加有助于提高軟化溫度和熱變形溫度。如結(jié)晶度為70%的聚丙烯，載荷下的熱變形溫度為125度，而結(jié)晶度95%時(shí)側(cè)為151度。剛度是注塑制品脫模條件之一，較高的結(jié)晶度會(huì)減少制品在模內(nèi)的冷卻周期。結(jié)晶度會(huì)給低溫帶來(lái)脆弱性，如結(jié)晶度分別為55%，85%，95%的等規(guī)聚丙烯其脆化溫度分別為0度，10度，20度。,第三章 制品成型機(jī)理,2、聚合物結(jié)晶度對(duì)制品性能的影響⑸ 、翹曲

44、： 結(jié)晶度提高會(huì)使體積減小，收縮加大，結(jié)晶型材料比非結(jié)晶型材料更易翹曲，這是因?yàn)橹破吩谀?nèi)冷卻時(shí)，由于溫度上的差異引起結(jié)晶度的差異，使密度不均，收縮不等，導(dǎo)致產(chǎn)生較高的內(nèi)應(yīng)力而引起翹曲，并使耐應(yīng)力龜裂能力降低。 ⑹ 、光澤度： 結(jié)晶度提高會(huì)增加制品的致密性。使制品表面光澤度提高，但由于球晶的存在會(huì)引起光波的散射，而使透明度降低。 3 、影響結(jié)晶度的因素 ⑴ 、溫度及冷卻速度 ： 結(jié)晶有一個(gè)熱交換過(guò)程，與溫度有關(guān)。

45、① 、當(dāng)聚合物熔體溫度高于熔融溫度時(shí)大分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)顯著增加，到大于分子的內(nèi)聚力時(shí)，分子就難以形成有序排列而不易結(jié)晶；當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，分子鏈段動(dòng)能很低，甚至處于凍結(jié)狀態(tài)，也不易結(jié)晶 ?！?② 、結(jié)晶的溫度范圍是在玻璃化溫度和熔融溫度之間。 　 ③ 、在高溫區(qū)（接近熔融溫度），晶核不穩(wěn)定，單位時(shí)間成核數(shù)量少，而在低溫區(qū)（接近玻璃化溫度）自由能低，結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)，結(jié)晶速度慢，不能為成核創(chuàng)造條件。這樣在熔融溫度和玻璃化溫度之間存在一個(gè)最高的結(jié)晶

46、速度和相應(yīng)的結(jié)晶溫度。,第三章 制品成型機(jī)理,3 、影響結(jié)晶度的因素　④ 、溫度是聚合物結(jié)晶過(guò)程最敏感性因素，溫度相差1度，則結(jié)晶速度可能相差很多倍 ?！、?、冷卻速度 ：聚合物從熔點(diǎn)溫度以上降到玻璃化溫度以下，這一過(guò)程的速度 。它是決定晶核存在或生長(zhǎng)的條件。 ?、?、過(guò)冷度 ：在注塑成型時(shí)，冷卻速度決定于熔體溫度和模具溫度之差稱過(guò)冷度 。分以下三區(qū) ；等溫冷卻區(qū) 、快速冷卻區(qū) 、中速成冷卻區(qū) 。A、等溫冷卻區(qū)，當(dāng)模具溫度接近

47、于最大結(jié)晶速度溫度時(shí)，這時(shí)過(guò)冷度小，冷卻速度慢，結(jié)晶幾乎在靜態(tài)等溫條件下進(jìn)行，這時(shí)分子鏈自由能大，晶核不易生成，結(jié)晶緩慢，冷卻周期加長(zhǎng)，形成較大的球晶。B、快速冷卻區(qū)，當(dāng)模具溫度低于結(jié)晶溫度時(shí)過(guò)冷度增大，冷卻速度很快結(jié)晶在非等溫條件下進(jìn)行，大分子鏈段來(lái)不及折疊形成晶片，這時(shí)高分子松馳過(guò)程滯后于溫度變化的速度 ，于是分子鏈在驟冷下形成體積松散的來(lái)不及結(jié)晶的無(wú)定型區(qū)。例如：當(dāng)模具型腔表面溫度過(guò)低時(shí)，制品表層就會(huì)出現(xiàn)這種情況，而在制品心部由

48、于溫度梯度的關(guān)系，過(guò)冷度小，冷卻速度慢就形成了具有微晶結(jié)構(gòu)的結(jié)晶區(qū)。,第三章 制品成型機(jī)理,3 、影響結(jié)晶度的因素 C、中速成冷卻區(qū)，如果把冷卻模溫控制在熔體最大結(jié)晶速度溫度與玻璃化溫度之間，這時(shí)接近表層的區(qū)域最早生成結(jié)晶，由于模具溫度較高，有利于制品內(nèi)部晶核生成和球晶長(zhǎng)大。結(jié)晶的也比較完整。在這一溫度區(qū)來(lái)選擇模溫對(duì)成型制品是有利的，因?yàn)檫@時(shí)結(jié)晶速率常數(shù)大，模溫較低，制品易脫模，具注塑周期短。例:PA6, PA66,模溫控制在（7

49、0~120度），PP模溫控制在（30~80），這有助于結(jié)晶能力提高，在注塑中模溫的選擇應(yīng)能使結(jié)晶度盡可能達(dá)到最接近于平衡位置。過(guò)低過(guò)高都會(huì)使制品結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在后期會(huì)發(fā)生結(jié)晶過(guò)程在溫度升高時(shí)而發(fā)生變化，引起制品結(jié)構(gòu)的變化。,第三章 制品成型機(jī)理,3 、影響結(jié)晶度的因素 ⑵ 、熔體應(yīng)力作用：當(dāng)熔體壓力的提高，剪切作用的加強(qiáng)都會(huì)加速結(jié)晶過(guò)程。由于應(yīng)力作用會(huì)使鏈段沿受力方向而取向，形成有序區(qū)，容易誘導(dǎo)出許多晶胚，使用權(quán)晶核數(shù)量增加，生成結(jié)

50、晶時(shí)間縮短，加速了結(jié)晶作用。 ① 、壓力加大還會(huì)影響球晶的尺寸和形狀，低壓下容易生成大而完整的球晶，高壓下容易生成小而不規(guī)則的球晶。?、?、球晶大小和形狀除與壓力大小有關(guān)還與力的形式有關(guān)。在均勻剪切作用下易生成均勻的微晶結(jié)構(gòu)，在直接的壓力作用下易生成直徑小而不均勻的球晶。螺桿式注塑機(jī)加工時(shí)，由于熔體受到很大的剪切力作用，大球晶被粉碎成微細(xì)的晶核，形成均勻微晶。而活塞式注塑機(jī)相反。 　③ 、用剪切速率能控制結(jié)晶能力：高剪切速率下

51、得到的PP制品冷卻后具有高結(jié)晶度的結(jié)構(gòu)，而且PP受剪切作用生成球晶的時(shí)間比無(wú)剪切作用在靜態(tài)熔體中生成球晶的時(shí)間要減少一半。,第三章 制品成型機(jī)理,3 、影響結(jié)晶度的因素⑵ 、熔體應(yīng)力作用： ④ 、結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶和取向作用密切相關(guān)，結(jié)晶和剪切應(yīng)力也就發(fā)生聯(lián)系，剪切作用將通過(guò)取向和結(jié)晶兩方面的途徑來(lái)影響熔體的粘度，也就影響了熔體在噴嘴、流道、澆口、型腔中的流動(dòng)。根據(jù)聚合物取向作用可提前結(jié)晶的道理，在注塑中提高注射壓力和注射速率而降

52、低熔體粘度的辦法為結(jié)晶創(chuàng)造條件。當(dāng)然，應(yīng)以熔體不發(fā)生破裂為限。 ?、?、用溫度能控制結(jié)晶能力：在注塑模具中發(fā)生結(jié)晶過(guò)程的重要特點(diǎn)是它的非等溫性。熔體進(jìn)入模具時(shí)，接近表面層先生成小球晶，而內(nèi)層生成大的球晶；澆口附近溫度高，受熱時(shí)間長(zhǎng)結(jié)晶度高，而遠(yuǎn)離澆口處因冷卻快，結(jié)晶度低，所以造成制品性能上的不均勻性。,第三章 制品成型機(jī)理,二、取向效應(yīng) 1、取向機(jī)理 ：在加工過(guò)程中，在力的作用下，流動(dòng)的大分子鏈段一定會(huì)取向，取向的性質(zhì)和程度根據(jù)

53、取向條件有很大的區(qū)別?！、?、按熔體中大分子受力的形式作用的性質(zhì)可分為剪切應(yīng)力作用下的“流動(dòng)取向”和受拉伸作用下的“拉伸取向”。 　⑵ 、按取向結(jié)構(gòu)單元的取向方向，可分單軸和雙軸或平面取向。 　⑶ 、按熔體溫場(chǎng)的穩(wěn)定性可分等溫和非等溫流動(dòng)取向。也可分結(jié)晶和非結(jié)晶取向。,第三章 制品成型機(jī)理,二、取向效應(yīng) 1、取向機(jī)理　 ⑷ 、 聚合物熔體在模腔中的流動(dòng)是注塑的主要流動(dòng)過(guò)程，熔體在型腔中取向過(guò)程，將直接影響制品的質(zhì)量。 ⑸

54、 、充模時(shí)，無(wú)定型聚合物熔體是沿型壁流動(dòng)，熔體流入型腔首先同模壁接觸霰成來(lái)不及取向的凍結(jié)層外殼。而新料沿著不斷增長(zhǎng)地凝固層內(nèi)壁向前流動(dòng)。推動(dòng)波前峰向前移動(dòng)。而靠近凝固層的分子鏈，一端被固定凝固層上，而另一端被鄰層的分子鏈沿著流動(dòng)方向而取向。由于靠近凝固層助力最大，速度最?。欢行耐饬鲃?dòng)助力最小，速度最大，這樣在垂直于流動(dòng)方向上形成速度梯度；凝固層處的速度梯度最大，中心處的速度梯度最小，因此靠近凝固層的熔體流受剪切作用最強(qiáng)，取向程度最大，

55、而在靠近中心層剪切作用最小，取向也最小，形成小取向?qū)訁^(qū)。,第三章 制品成型機(jī)理,2、取向?qū)χ破沸阅艿挠绊?⑴、非結(jié)晶型聚合物的取向是大分子鏈在應(yīng)力作用方向上的取向，所以在取向方向的力學(xué)性質(zhì)明顯增加，而垂直于取向方向的力學(xué)性質(zhì)卻又明顯地降低；在取向方向的拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率，隨取向度增加而提高。 ⑵、雙軸取向的制品其力學(xué)性質(zhì)具有各異性并與兩個(gè)方向拉伸倍數(shù)有關(guān)。雙軸取向改變了單軸取向的力學(xué)性質(zhì)。在通常注塑條件下，注塑制品在流動(dòng)方向

56、上的拉伸強(qiáng)度大約是垂直方向的確良1-2.9倍，而沖擊強(qiáng)度為1-10倍，說(shuō)明垂直于流動(dòng)方向上的沖擊強(qiáng)度降低很多。 ⑶、注塑制品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨取向度提高而上升。 ⑷、收縮程度是取向程度的反映：由于在制品中存在有一定的高彈形態(tài)，一定溫度下已取向的分子鏈段要產(chǎn)生松馳作用：非結(jié)晶型聚合物的分子鏈要重新蜷曲，結(jié)晶率與取向度成正比。線膨脹系數(shù)隨取向度變化； ⑸、制品收縮反映了取向的程度：由于在垂直于流動(dòng)方向線膨脹系數(shù)比取向方向約大3倍。取

57、向后的大分子被拉長(zhǎng)，分子之間的作用力增加，發(fā)生“應(yīng)力硬化”現(xiàn)象，表現(xiàn)了注塑制品模量提高的現(xiàn)象?！皟鼋Y(jié)取向”越大，則越容易發(fā)生應(yīng)力松馳，制品收縮也越大。,第三章 制品成型機(jī)理,3、影響制品取向的因素 ⑴、在注塑加工中，聚合物熔體的取向過(guò)程可分為充模階段、保壓階段。⑵、充模階段流動(dòng)的特點(diǎn)：熔體壓力低，剪切速率大，模壁處的物料在快速冷卻條件下進(jìn)行，聚合物熔體的粘度主要是溫度和剪切速率的函數(shù)。⑶、保壓階段流動(dòng)的特點(diǎn)：剪切速率低，壓力高，溫

58、度逐漸下降。⑷、聚合物熔體的粘度主要依賴于溫度和注射壓力，但對(duì)取向影響主要是熔體加工溫度。對(duì)結(jié)晶影響主要是模具溫度。 ⑸、取向與剪切或拉伸作用有關(guān)，也與大分子鏈的自由能有關(guān)。根據(jù)這種機(jī)理，控制取向的條件有以下幾個(gè)因素；　①、物料溫度和模具溫度增高都會(huì)使取向效應(yīng)降低。因?yàn)槿垠w升高時(shí)粘度會(huì)降低。如果熔體加工溫度高，它和凝固溫度之間的溫度區(qū)間加寬，松馳時(shí)間加長(zhǎng)，容易解取向。非結(jié)晶型聚合物的松馳時(shí)間：是從加工溫度降至玻璃化溫度的時(shí)間；

59、結(jié)晶型聚合物的松馳時(shí)間：是從加工溫度至熔化溫度的時(shí)間，由于熔點(diǎn)溫度高于玻璃化溫度，顯然非結(jié)晶型聚合物松馳時(shí)間要長(zhǎng)于結(jié)晶型聚合物。因此加工結(jié)晶型聚合物冷卻速度大，松馳過(guò)程短。容易產(chǎn)生凍結(jié)取向。而非結(jié)晶型聚合物冷卻速度慢，松馳過(guò)程長(zhǎng)容易解取向，取向效果將減小。,第三章 制品成型機(jī)理,3、影響制品取向的因素 ②、注射壓力增加可提高熔體的剪切力和剪切速率，有助于加速高分子的取向效應(yīng)。因此，注射壓力與保壓壓力的提高都會(huì)使結(jié)晶與取向作用加強(qiáng)，制品

60、的密度將隨保壓壓力的升高而訊速增長(zhǎng)。 ③、澆口封閉時(shí)間會(huì)影響取向效應(yīng)。如果熔體流動(dòng)停止后，大分子的熱運(yùn)動(dòng)仍較強(qiáng)烈，會(huì)使已取向的單元又發(fā)生松馳，產(chǎn)生解取向的效應(yīng)。采用大的澆口由于冷卻得慢，封閉時(shí)間延長(zhǎng)，熔體流動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)增加了取向效果，尤其在澆口處的取向更為明顯，所以直澆口比點(diǎn)澆口更容易維持取向效應(yīng)。 ④、模具溫度較低時(shí)，凍結(jié)取向效應(yīng)提高。而解取向作用減小。 ⑤、關(guān)于充模速度對(duì)制品取向的影響?？焖俪淠?huì)引起表面部位的高度取

61、向，但內(nèi)部取向小，因?yàn)樵谝欢囟葪l件下，快速充模會(huì)維持其制品心部在較高的溫度下冷卻，使冷卻時(shí)間加長(zhǎng)，高分子松馳時(shí)間延長(zhǎng)使解取向能力加強(qiáng)，所以制品內(nèi)部取向程度反而比表層的小。在注射溫度相同條件下，慢速充模會(huì)延長(zhǎng)流動(dòng)時(shí)間，實(shí)際熔體溫度要降低，剪切力要增加。這時(shí)熔體的實(shí)際溫度與玻璃化溫度或熔點(diǎn)的區(qū)間要比快速充模區(qū)間小，則應(yīng)力松馳時(shí)間也短，所以解取向作用?。涣硪环矫媛俪淠Ｈ垠w的溫度比快速充模時(shí)來(lái)得低些，解取向作用減小，而取向作用會(huì)增加。就制品

62、內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形態(tài)而言，快速充模會(huì)引起較小的取向，而慢速充模反而會(huì)引起大的取向。,第三章 制品成型機(jī)理,3、影響制品取向的因素⑹、影響聚合物結(jié)晶與取向的因素有以下幾個(gè)方面： ①、溫度：熔體溫度、熔體加工過(guò)程的溫度、模具溫度、聚合物熔點(diǎn)、聚合物玻璃化溫度、熔體最大結(jié)晶速率溫度。 ②、時(shí)間：聚合物加熱時(shí)間、充模時(shí)間、保壓時(shí)間、澆口封閉時(shí)間、冷卻時(shí)間。 ③、壓力：充模壓力、保壓壓力。 ④、速度：充模速度、塑化速度。,第三章 制品成型機(jī)理

63、,三、內(nèi)應(yīng)力1、內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生：在注塑制品中，各處局部應(yīng)力狀態(tài)是不同的，制品變形程度將決定于應(yīng)力分布。如果制品在冷卻時(shí)，存在溫度梯度，則這類應(yīng)力會(huì)發(fā)展，所以這類應(yīng)力又稱為“成型應(yīng)力”。 ⑴、制品的內(nèi)應(yīng)力有兩種：一種是成型應(yīng)力，一種是溫度應(yīng)力。 ⑵ 、成型應(yīng)力：來(lái)自與過(guò)度注塑成型壓力的轉(zhuǎn)換和釋放。 ⑶ 、溫度應(yīng)力：當(dāng)熔體進(jìn)入溫度較低的模具型腔時(shí)，靠近模腔壁的熔體訊速地冷卻而固化，于是靠近模腔壁的分子鏈段被“凍結(jié)”。由于凝固的聚合物層，

64、導(dǎo)熱性很差，在制品厚度方向上產(chǎn)生較大的溫度梯度。制品內(nèi)部凝固相當(dāng)緩慢，以致于當(dāng)澆口封閉時(shí)，制品中心的熔體單元還未凝固，這時(shí)注塑機(jī)又無(wú)法對(duì)冷卻收縮進(jìn)行補(bǔ)料。這樣制品內(nèi)部收縮作用與硬皮層作用方向是相反的；內(nèi)部處于靜態(tài)拉伸而表層則處于靜態(tài)壓縮。 ⑷ 、在熔體充模流動(dòng)時(shí)，有體積收縮效應(yīng)引起的應(yīng)力 ：內(nèi)應(yīng)力與熔體流動(dòng)方向有關(guān)。 ⑸ 、還有因流道，澆口出口的膨脹效應(yīng)而引起的應(yīng)力：由于出口膨脹效應(yīng)將引起在垂直于流動(dòng)方向應(yīng)力作用。,第三章 制品成型

65、機(jī)理,2、影響內(nèi)應(yīng)力的工藝因素 ⑴、取向?qū)?nèi)應(yīng)力的影響：在速冷條件下，取向會(huì)導(dǎo)致聚合物內(nèi)應(yīng)力的形成。由于聚合物熔體的粘度高，內(nèi)應(yīng)力不能很快松馳，影響制品的物理性能和尺寸穩(wěn)定性。 ①、各參數(shù)對(duì)取向應(yīng)力的影響 ：熔體溫度 、延長(zhǎng)保壓時(shí)間 、提高注射壓力或保壓壓力 、模具溫度高 、增加制品厚度等。②、熔體溫度：熔體溫度高，粘度低，剪切應(yīng)力降低取向度減小；另一方面由于熔體溫度高會(huì)使應(yīng)力松馳加快，促使解取向能力加強(qiáng)。 ③、可是在不改變

66、注塑機(jī)壓力的情況下，模腔壓力會(huì)增大，強(qiáng)剪切作用又導(dǎo)致取向應(yīng)力的提高。④、在噴嘴封閉以前，延長(zhǎng)保壓時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致取向應(yīng)力增加。⑤、提高注射壓力或保壓壓力，會(huì)增大取向應(yīng)力，⑥、模具溫度高可保證制品緩慢冷卻，起到解取向作用。⑦、增加制品厚度使取向應(yīng)力降低，因?yàn)楹癖谥破防鋮s時(shí)慢，粘度提高慢，應(yīng)力松馳過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)，所以取向應(yīng)力小。,第三章 制品成型機(jī)理,2、影響內(nèi)應(yīng)力的工藝因素 ⑵、溫度對(duì)內(nèi)應(yīng)力的影響：熱塑性聚合物在成型時(shí)，模內(nèi)壓力越大保

67、壓時(shí)間越長(zhǎng)，有助于溫度所產(chǎn)生的收縮應(yīng)力的減小反之會(huì)使壓縮應(yīng)力增大。①、在充模時(shí)熔體和型壁之間溫度梯度很大，先凝固 的外層熔體要助止后凝固的內(nèi)層熔體的收縮，結(jié)果在外層產(chǎn)生壓應(yīng)力（收縮應(yīng)力），內(nèi)層產(chǎn)生拉應(yīng)力（取向應(yīng)力）。②、在保壓壓力的作用下持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，聚合物熔體又補(bǔ)入模腔中，使模腔壓力提高，此壓力會(huì)改變由于溫度不均而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。但在保壓時(shí)間短，模腔壓力又較低的情況下，制品內(nèi)部仍會(huì)保持原來(lái)冷卻時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。③、充模后又在保壓壓力的

68、作用下持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，聚合物熔體又補(bǔ)入模腔中，使模腔壓力提高，此壓力會(huì)改變由于溫度不均而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。但在保壓時(shí)間短，模腔壓力又較低的情況下，制品內(nèi)部仍會(huì)保持原來(lái)冷卻時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。④、在制品冷卻初期模腔壓力不足時(shí)，制品的外層會(huì)因凝固收縮而形成凹陷；如果在制品已形成冷硬層的后期模腔壓力不足時(shí)，制品的內(nèi)層會(huì)因收縮而分離，或形成空穴；如果在澆口封閉前維持模腔壓力，有利于提高制品密度，消除冷卻溫度應(yīng)力，但是在澆口附近會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。,第三

69、章 制品成型機(jī)理,3、內(nèi)應(yīng)力與制品質(zhì)量的關(guān)系⑴、制品中內(nèi)應(yīng)力的存在會(huì)嚴(yán)重影響制品的力學(xué)性質(zhì)和使用性能；由于制品內(nèi)應(yīng)力的存在和分布不均，制品在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生裂紋。在玻璃化溫度以下使用時(shí)，常發(fā)生不規(guī)則的變形或翹曲，還會(huì)引起制品表面“泛白”，渾濁，光學(xué)性質(zhì)變壞。⑵、設(shè)法降低澆口處溫度，增加緩冷時(shí)間，有利于改善制品的應(yīng)力不均，使制品的機(jī)械性能均一。⑶、不管對(duì)結(jié)晶型聚合物還是非結(jié)晶型聚合物，拉伸強(qiáng)度都表現(xiàn)出各向異向的特點(diǎn)，而非結(jié)晶型聚合物

70、比結(jié)晶型聚合物的各向異性表現(xiàn)的強(qiáng)烈。⑷、非結(jié)晶型聚合物拉伸強(qiáng)度會(huì)因澆口的位置而異；當(dāng)澆口與充模方向一致時(shí)，拉伸強(qiáng)度隨熔體溫度提高而降低；當(dāng)澆口與充模方向垂直時(shí)，拉伸強(qiáng)度隨熔體溫度的提高而增加。 而熔體溫度提高導(dǎo)致解取向作用加強(qiáng)，而取向作用減弱使拉伸強(qiáng)度降低。澆口的方位會(huì)通過(guò)影響料流的方向來(lái)影響取向 ，所以非結(jié)晶型聚合物比結(jié)晶型聚合物在垂直于流動(dòng)方向上的拉伸強(qiáng)度前者比后者大。低溫注射比高溫注射有更大的力學(xué)各向異性。 ⑸、結(jié)晶型聚合物拉